JP2007309515A - ギア・ホイール・トランスミッション用のスラスト・カム - Google Patents

Abstract

【課題】ギア・ホイール・トランスミッションの歯車間の変形やアラインメント・エラー等の不都合を克服するスラスト・カムを提供する。
【解決手段】スラスト・カム１は互いに対して動くことが可能である２個の別個の部品２と部品３とから成る。部品２と部品３はリング形状をしていて、各リング２、３の外側表面４と内側表面５は球面で、内側リング２は、束縛無しに外側リング３内で、同リング２及びリング３の平面に対して、或る角度で回転できることを可能にする。外側リング３はその外周部６に軸方向ＡＡ´に伸びるエッジ７を備える。更に、エッジ７はエッジ７の高さＨがエッジ７の中心９からエッジ７の半径方向最遠端１０、１１に向かって減少するように、丸くなっている。その結果、ランニング・サーフェス１２としての機能を果たし得る丸い表面１２が出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、ギア・ホイール・トランスミッション用のスラスト・カムに関する。

ギア・ホイール・トランスミッション用のスラスト・カムは、既に公知であり、特にすべり軸受けを備えるターボ・ギアボックスに適用されるときそうである。ある種のギア・ホイール・トランスミッションにおいて、例えば単純なスクリュー・ギアを備える一対の歯車を有するギア・ホイール・トランスミッションにおいては、適切な方法で補償されなければならない軸方向の荷重が生ずる、ということは公知である。

それはしばしば、ハウジング内のギア・ホイール・トランスミッションの異なるシャフトを、例えば円錐軸受などのような軸方向の荷重を吸収できるベアリングという手段により、支えることによって行われている。

しかしながら、もう一つの公知の解決法は、１個またはいくつかの、スラスト・カムと呼ばれるものを利用することにあり、それは、歯車の互いに対する軸方向の移動が、ギア・ホイール・トランスミッションの噛み合う歯車位置にて前記の軸方向荷重が相互に中和されるようにして排除される、のを確実にする。

このようなスラスト・カムは、概してリング型のエレメントであり、ギア・ホイール・トランスミッションの第一歯車又は前記歯車のシャフトに固定されることができ、更に上記第一歯車に噛み合うギア・ホイール・トランスミッションの他方の歯車に設けられたランニング・サーフェスと連動して作動するランニング・サーフェスを備えていて、そこでは２つのランニング・サーフェスは、２つの歯車の互いに対する軸方向移動が回避されるように相対して配置されている。

両方向の軸方向荷重を吸収可能にするために、上記第一歯車の両側にそれぞれ一個というように二個のスラスト・カムが通常設けられ、他方の歯車は該スラスト・カムによって両側で囲まれている。

ギア・ホイール・トランスミッションへの荷重の影響下では、ギア・ホイール・トランスミッションの異なるシャフト間には、ある程度の変形がしばしば起きたり、種々のアラインメント・エラーが生じたりすることも又、公知である。

これらの公知のスラスト・カムの不都合なことは、上記のような変形又はアラインメント・エラーが起きると歯車間の軸方向荷重が不規則な仕方で伝達され、その結果ギア・ホイール・トランスミッションの良好な作動状態が危険にさらされる、ということである。

またそれ故に、本発明は上記の及び他の不都合を改善することを目的としている。

この目的を達するために、本発明は、相対して動き得る少なくとも２個の別個の部品から成る、ギア・ホイール・トランスミッション用のスラスト・カムに関係する。
このようなスラスト・カムの利点は、該スラスト・カムの別個の部品の互いに対する可動性のため、ギア・ホイール・トランスミッション内のアラインメント・エラー及び変形が容易に補償され、それにより軸荷重が通常の仕方で伝達され得る、ということである。

なぜなら、実際には、該スラスト・カムの第一部品は第一歯車又はその歯車のシャフトに従い、他方の部品は他方の歯車に従うので、両歯車間のアラインメント・エラーが何であろうとも、その他方の歯車とよく整合した状態であり得るからである。

本発明によるスラスト・カムの一つの好適な実施例によれば、前記部品はリング形状をしており、以下内側リングと呼ぶ第一リング形状部品は、以下外側リングと呼ぶ他方のリング形状部品の外径より小さい外径を有する。

本発明によるスラスト・カムのこの実施例の利点は、公知の工具で製作するのが容易であるということである。
本発明によるスラスト・カムのもう一つの好適な実施例によれば、前記内側リングは更に前記外側リングの内側表面に主に対応する外側表面を備え、該内側リングは更に外側リング内に緊密に嵌合する仕方で設けられている。

本発明によるスラスト・カムのこの実施例の利点は、該スラスト・カムが取り付けられるとき従来のスラスト・カムの場合と同様に全体としてシャフト上に設けられ得、同スラスト・カムは、しかしながら、互いに対して動き得る２個の部品を備えている、ということである。

本発明によるスラスト・カムの最も好適な実施例によれば、前記の各リングの上述した外側表面と内側表面はさらに球状である。
本実施例は、製作が容易であるので、かつ上述の外側表面と内側表面が球状の形である結果前記内側リングと外側リングの相互に対する大きな可動性が得られるので、極めて有利である。

特に、本実施例はアラインメント・エラーと変形を補償するのに有用であり、それによってギア・ホイール・トランスミッションの歯車のシャフトは、局所的であったり又そうでなかったりするが、互いに対してある角度の変位を示す。

本発明の特徴をよりよく説明するために、本発明によるギア・ホイール・トランスミッション用のスラスト・カムの下記の好適な実施例が、添付図面を参照して例としてのみ与えられる。

好適な実施例の説明

図１に示した本発明によるスラスト・カム１は互いに対して動くことが可能である２個の別個の部品２と部品３とから成る。
部品２と部品３は、この実施例ではリング形状をしていて、第一リング形状部品２は他方のリング形状部品３の外径Ｄ´より小さい外径Ｄを有する。

以下において、これらの部品を内側リング２そして外側リング３と呼ぶ。
又、本発明によると、内側リング２は外側リング３の内側表面５に主として対応する外側表面４を備えていて、それによって内側リング２は更に外側リング３内に緊密に嵌合している。

特に、図１のスラスト・カム１の場合、各リング２、３の上記外側表面４と内側表面５は球面である。
これは実際の利点として、内側リング２は、束縛無しに外側リング３内で、同リング２及びリング３の平面に対して、或る角度で回転できることを可能にする。

図１の実施例においては、内側リング２の外側表面４は凸面で外側リング３の内側表面５は凹面である。
外側リング３はその外周部６に軸方向ＡＡ´に伸びるエッジ７を備える。

半径方向ＲＲ´に従って、前記エッジ７は幅Ｂを有し、又それは高さＨだけ外側リング３の残りの部分８より軸方向ＡＡ´に突き出ている。
更に、エッジ７はエッジ７の高さＨがエッジ７の中心９からエッジ７の半径方向最遠端１０、１１に向かって減少するように、丸くなっている。

その結果、ランニング・サーフェス１２としての機能を果たし得る丸い表面１２が出来る。
他方、上記エッジ７に対向して、内側リング２にはエッジ１４も該内側リングの内周部１３に設けられていて、この場合、内側リング２の残りの部分１５より同じ高さＨだけ軸方向ＡＡ´に突き出ている。

このエッジ１４は、半径方向ＲＲ´に幅Ｂ´を有し、本実施例においてはエッジ７の幅Ｂと同程度の大きさを有している。
エッジ７と違って、エッジ１４は高さにおいて丸くなっていないので、その結果エッジ１４は軸方向ＡＡ´に垂直でベアリング・フェイス１６としての機能を果たし得る平らな表面１６を備える。

図２は本発明による遊星歯車機構１７を示し、図１による２個のスラスト・カム１は遊星歯車機構１７の従動軸１８上で軸方向にロックされている。
図２の遊星歯車機構１７は更に、その上へ遊星キャリア２０を備える駆動軸１９を有し、それによって４個のシャフト２１が遊星キャリア２０上に設けられていて、その内２個だけが図２の断面図では見えるが、該シャフト２１はベアリング２３を介して回転する態様で遊星ホイールを支持している。

もちろん、本発明によるこのようなスラスト・カム１は他の歯車装置又は遊星歯車機構１７にも同様に適用可能であり、そこでは４個の代わりに２個か３個だけの遊星歯車２２が適用されたり、４個以上の遊星歯車２２が設けられたりする。

これらの遊星歯車２２は、図２には示されていないハウジングに通常固定される、遊星歯車２４と従動軸１８に設けられた太陽歯車２５と連動して作動する。
スラスト・カム１は、太陽歯車２５の両側に設けられ、それによってエッジ１４のベアリング・フェース１６は各スラスト・カム１にて太陽歯車２５の上に載っている。

従動軸１８上のスラスト・カム１の軸方向固定は、太陽歯車２５の両側で従動軸１８にそれぞれ設けられた溝２８，２９に嵌合する仕方で設けられた固定リング又はサークリップ２６，２７により実現される。

更に、各スラスト・カム１は、それぞれのランニング・サーフェス１２で遊星歯車２２の側壁３０、３１の一つに、同様に図２に示されていない遊星歯車２２の相応する側壁３０，３１に、各々載っていて、その結果、遊星歯車２２は２個のスラスト・カム１の間に軸方向に保持されている。

本発明によるスラスト・カム１の原理は単純であり、以後図２から図４に図示される。
駆動シャフト１９、従って遊星キャリア２０の回転は、遊星歯車２２と遊星歯車２４と太陽歯車２５との相互作用の結果、従動軸１８の回転に変換されるのは、明らかである。

公知の如く、図２から図４の配列において、スラスト・カム１は遊星歯車２２と太陽歯車２５との間に作用する軸方向荷重がお互いに補償し合うのを確実にする。
なぜならこれらのスラスト・カム１は太陽歯車２５回りで従動軸１８に軸方向に固定されていて、これによりスラスト・カム１は又遊星歯車２２を囲んでいるからである。

このようにして、太陽歯車２５と遊星歯車２２は、起こりうる小さな遊び以外には、相互に対して軸方法ＡＡ´に動き得ない。
スラスト・カム１を有するこのような配列は、ハウジング内に全体として遊星歯車機構を軸方向に固定するために、駆動軸１９のみ又は従動軸１８のみが適切な軸方向ベアリングによってハウジング内に軸方向に固定されればよい、という利点がある。

しかしながら本発明の典型的な特徴は、スラスト・カム１が互いに対して動き得る二つの部品２、３から出来ているということである。
これは、荷重の影響下で遊星歯車機構１７内に起こり得るアラインメント・エラーを容易に補償するのを、可能にしている。

実際の例として、このような遊星歯車機構１７を多くの場合備える風力タービンをあげることが出来るが、そこでは風力タービンの回転翼に重い荷重がかかる結果、駆動軸１９と従動軸１８との間に相当の変形とアラインメント・エラーが生じる。

又、前記の場合、太陽歯車２５は、異なる遊星歯車２２間で可能な限り安定した位置にそれ自身配置され得るように残された、十分な運動の自由度を有するように、ハウジング内に従動軸１８と太陽歯車２５とを軸受支持するのは通例のことである。

そのようなアラインメント・エラーは極めて単純化した仕方で図４に図示されているが、そこでは従動軸１８は、従動軸１８と駆動軸１９の両方が軸方向ＡＡ´に完全に整列している状況に対して或る角度Ｃを以って回転されている。

当然、該変形とアラインメント・エラーは、実際はより複雑であるが、本発明の原理は有効なままである。
もし図２から図４までの配列が、従来の通常一体にて作製されるスラスト・カム１で実現されたとすると、駆動軸１９と従動軸１８間のアラインメント・エラーＣは、従来のスラスト・カム１は変形について行くことが出来ないので、不可避的に太陽歯車２５および／又は遊星歯車２２への張力へ結びつき、この張力は当然好ましくない。

しかし、本発明によれば、スラスト・カム１は少なくとも二つの部分で出来ているので、そして特に内側リング２の外側表面４と外側リング３の内側表面５が球状の実施例であるので、本発明によるスラスト・カム１は、図４に図示するように、変形又はアラインメント・エラーＣを吸収することが出来る。

なぜなら、各スラスト・カム１の内側リング２は太陽歯車２５の運動に従うが、外側リング３は遊星歯車２２と整列したままであり、その間、遊星歯車２２はそれにも拘らず軸方向ＡＡ´に固定されたままである、からである。

このようにして、各歯車２２、２５内の大きな張力は避けられ、太陽歯車２５はそれ自身遊星歯車２２間の平衡位置にそれ程邪魔されずに配置され得、その結果、遊星歯車機構１７の良好な運転状態が保障される。

図５は本発明によるスラスト・カムのもう一つの実施例を示し、スラスト・カム１は今度は、丸い代わりに円錐状のランニング・サーフェス１２を有するエッジ７を備えている。

このような方法で、スラスト・カム１が軸方向力を吸収できるベアリング・フェイスは大いに拡大される。
更に、これまでの例においてスラスト・カム１の内側リング２は、従動軸１８に固定されているが、スラスト・カム１の外側リング３は、ランニング・サーフェス１２における軸方向力による、遊星歯車２２の側壁３０、３１の或る程度の摩擦に耐え得ることは注目すべきである。

更に、スラスト・カム１の内側表面４と外側表面５は球状なので、内側リング２に対する外側リング３の軸ＡＡ´回りの回転は可能となる。
該球状の実施例と上記の摩擦のこの組合せにより、内側リング２と外側リング３との間に周速度の或る程度の差が生じることは除外されていない。

いくつかの応用においては、これが一種のすべり軸受を実現するために好ましいであろう。
図６と図７は、このアイディアを更に発展させたスラスト・カム１の実施例を示す。

例えば図６では、内側リング２の外側表面４と外側リング３の内側表面５は潤滑コーティング３２を備えており、それは軸中心線ＡＡ´回りの回転にとっても半径方向ＲＲ´回りの回転にとっても、リング２とリング３との相互に対する運動を容易にする。

図７の実施例においては、表面４と表面５との間に開いていて、かつそれを介して潤滑油が供給され得る潤滑ダクト３３を、内側リング２内に設けることによって、リング２とリング３との間に潤滑が提供される。

他方、内側リング２に対する外側リング３の軸ＡＡ´回りの回転は好ましくないことも有り得る。
この場合、図８による実施例が可能な解決法であり、そこでは上記の回転を阻止するロック手段が備えられている。

特にロック・ウェッジ３４がスクリュウ・ボルト３５によって内側リング２に固定されていて、該ロック・ウェッジ３４は外側リング３に設けられたスロット３６と内側リング２に設けられたスロット３７とに嵌合している。

更にウェッジ３４と外側リング３との間には十分な遊びＳがあるので、一方では内側リング２に対する外側リング３の軸ＡＡ´回りの回転は不可能となり、他方ではリング２、３の半径方向ＲＲ´による相互に対する回転は依然として可能なままである。後者の運動を容易にするために、この実施例においても表面４，５に潤滑剤を供給するか又は同表面４，５にコーティング３２を設けることも可能である。

本発明によるスラスト・カム１の上記の実施例においては、球状表面が常に設けられている。
しかしながら、他の形状を使うことは除外されない。

本発明は、例により説明し、かつ図で示した実施例に、制限されるものではけっしてない；逆に、本発明によるこのようなギア・ホイール・トランスミッション用スラスト・カムは、本発明の範囲内に留まりながら、あらゆる種類の形状と寸法で製作され得る。

図１は、本発明によるスラスト・カムの一部分を断面にて示す概略図。 図２は、図１による２個のスラスト・カムが適用された遊星歯車・ホイール・トランスミッションの断面図である。 図３は、図２のF３で示した部分を拡大して示す図。 図４は、本発明によるスラスト・カムの作動状態を示す図。 図５は、本発明によるスラスト・カムの他の実施例を示す図３と同様の図。 図６は、本発明によるスラスト・カムの他の実施例を示す図３と同様の図。 図７は、本発明によるスラスト・カムの他の実施例を示す図３と同様の図。 図８は、本発明によるスラスト・カムの他の実施例を示す図３と同様の図。

Claims (17)

1. 互いに対して運動可能な少なくとも二つの別個の部品（２，３）から成る、ことを特徴とするギア・ホイール・トランスミッション（１７）用のスラスト・カム（１）。
2. 前記部品（２，３）はリングの形状をしている、ことを特徴とする請求項１によるスラスト・カム。
3. 請求項２によるスラスト・カムであって、以下内側リングと呼ぶ第一リング形状部品（２）は、以下外側リングと呼ぶ他方のリング形状部品（３）の外径（Ｄ´）より小さい外径（Ｄ）を有する、ことを特徴とするスラスト・カム。
4. 請求項３によるスラスト・カムであって、内側リング（２）が前記外側リング（３）の内側表面（５）に主に対応する外側表面（４）を備えている、ことを特徴とするスラスト・カム。
5. 請求項４によるスラスト・カムであって、内側リング（２）は外側リング（３）内に緊密に嵌合する、ことを特徴とするスラスト・カム。
6. 請求項４か請求項５のいずれかによるスラスト・カムであって、内側リング（２）の外側表面（４）が凸面であり外側リング（３）の内側表面（５）が凹面である、ことを特徴とするスラスト・カム。
7. 請求項６によるスラスト・カムであって、各リング（２，３）の上述した外側表面（４）と内側表面（５）は球状である、ことを特徴とするスラスト・カム。
8. 請求項７によるスラスト・カムであって、各リング（２，３）の上述の外側表面（４）と内側表面（５）はコーティング（３２）を備えている、ことを特徴とするスラスト・カム。
9. 請求項７によるスラスト・カムであって、各リング（２，３）の上述の外側表面（４）と内側表面（５）は潤滑剤を備えている、ことを特徴とするスラスト・カム。
10. 請求項７から請求項９のいずれか一つによるスラスト・カムであって、外側リング（３）の内側リング（２）に対する軸中心線（ＡＡ´）回りの回転を防ぐロック手段（３４，３５）が設けられている、ことを特徴とするスラスト・カム。
11. 先行する請求項のいずれか一つによるスラスト・カムであって、スラスト・カムが、それによってスラスト・カム（１）に対して回転する歯車（２２）の上に載り得る、ランニング・サーフェス（１２）を備えている、ことを特徴とするスラスト・カム。
12. 請求項３又は請求項１１によるスラスト・カムであって、ランニング・サーフェス（１２）が外側リング（３）に設けられている、ことを特徴とするスラスト・カム。
13. 請求項１１又は請求項１２によるスラスト・カムであって、ランニング・サーフェス（１２）が丸くなっている、ことを特徴とするスラスト・カム。
14. 請求項１１又は請求項１２によるスラスト・カムであって、ランニング・サーフェス（１２）が円錐形である、ことを特徴とするスラスト・カム。
15. 遊星歯車機構（１７）であって、先行請求項のいずれか一つによるスラスト・カム（１）が該遊星歯車機構（１７）のシャフト（１８）の一つの上へロックされる、ことを特徴とする遊星歯車機構。
16. 請求項１５による遊星歯車機構であって、スラスト・カム（１）が太陽歯車（２５）のシャフト（１８）に設けられる、ことを特徴とする遊星歯車機構。
17. 請求項１６による遊星歯車機構であって、ランニング・サーフェス（１２）が遊星歯車（２２）の側面（３０，３１）と連動して作動するスラスト・カム（１）に設けられる、ことを特徴とする遊星歯車機構。

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